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【摘 要】 无功补偿技术作为一种先进的技术手段存在于先进的生产生活中，能够更加有利地推进电气自动化的发展，对于电气自动化系统工作中所遇到的问题有较大的解决。本文首先对无功补偿技术应用在电气自动化中的必要性进行分析，并探讨无功补偿技术的特点，从而分析在电气自动化中无功补偿技术。
【关键词】 无功补偿技术;电气自动化;应用
一、无功补偿技术应用在电气自动化中的必要性
社会经济和科学技术的发展促进了电气自动化的应用和发展。现阶段，电气自动化技术在很多领域和产业中都得到了广泛的应用，如电气化铁路高速牵引系统、变电站等。但是在电气自动化技术中还存在一些缺点，特别是在单相电力牵引作用下发生的负荷复杂变化问题，在一些特定情况下，会造成电力系统中的负序与谐波大幅增加，导致大幅提高无功功率，不但对电力系统运行的安全稳定有不利影响，而且还会减少电气自动化系统资源的利用效率，使系统总体的经济效益受到很大影响。就总体而言，在电气自动化应用中，无功、负序和谐波是比较显著的问题，而这些问题的解决都离不开无功补偿技术的应用。
二、无功补偿技术的特点
（一）感性无功技术
在配电网中，有很多由电磁感应进行工作的电力装置。例如：发电机组，其原理就是依据电磁感应来工作的，在电磁场中，电动机也有电流注入，通电线圈因为受到力的影响而没有运动，在强磁场的影响下进行变压器和电动机的磁与电的转换，在此转换中慢慢形成一个变化非常大的磁场地。在一个电磁周期内，电力机械装置有相同的吸入功率与释放功率，就是在此过程中电力没有出现任何的消耗与损失，像此类的功率就是感性无功功率。
（二）运用无功补偿技术有助于电力系统的稳定
实质上无功补偿技术就是无功控制电压服务的一种技术，主要是指发电机组将无功功率输出到配电网内，使电力系统可以正常运行，在连接处电压的波动数值控制在规定的范围内，进而使电力控制系统的服务技术更好。如果电力一个地方出现了故障，则无功支持就能有效地防止整个电力系统处于中断的状态。换而言之，在电网系统中，无功补偿技术在正常规定下进行运行时，部分的无功功率会被吸收掉，当电力系统有故障时，极大程度上可以使电网顺利安全地进行。
（三）无功补偿技术可滤掉一些谐波。
三、无功补偿技术在电气自动化中的应用
目前，在国际上普遍使用的无功补偿技术核心内容都是对功率因数加以提高，使负序降低，保证滤波通路更为有效，进而将谐波过滤甚至抵消。当前在电气自动化中使用最多的无功补偿技术主要包括以下几种：
（一）真空断路器无功补偿技术
真空断路器在运行中需对电容器进行投切，常用技术主要为过零投切技术。在闭合连接点瞬间，电容器产生同流;在涌流形成时，电网及电容器中的电位差相对较高，线路阻抗值提高，当电压过零时，真空断路器对电容器进行投切，从而使电容性电流得到有效避免。这一技术虽然投资相对较小，实施起来较为方便，但在具体使用中，常会出现一些问题，如在电力系统运行中，常会出现由于电容器上电压过高造成的电容器击穿问题，对相关设备造成破坏。另外，使用中还会对开关寿命造成影响，严重时会造成投切难以展开，从而对动态补偿质量造成较大影响。
（二）晶闸管调节电抗器和固定滤波器
反并聯晶闸管与电抗器串联，令其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流相抵消，最后实现平衡，以满足其对功率因数的要求。晶闸管调节电抗器和固定滤波器的优点是固定滤波器可以长期的使用，而且所需的晶闸管数量少，响应速度也比较快，但这两种的缺点是补偿都会产生谐波。
（四）固定滤波器、电容器和电抗器的调压
在对固定滤波器、电容器以及电抗器进行调压时，需要调节降压变压器的低压侧母线，并将低压母线上的滤波器或电抗器电压连接起来，最终实现无功出力的改变。在调节的过程中，主要是对品闸管的通断以及分接开关进行一定程度的调节。为了达到滤波的目的，可以采取加装的方式来提供稳定的无功功率。
（五）有源滤波器
为了能够在最大程度上实现电源对总谐波以及无功电流的相关要求，需要保证额外电流的相互抵消。为了达到这个目的，主要是安装电力电子装置，由其产生的电流相位与负序电流相位相反，二者可以互相抵消。该方案的特点主要有以下几点：存在较为灵活的补偿特性，具有较快的调节速度，并且在运作过程中，不会有谐振现象出现。但是其中仍然要注意的是电力电子设备具有较为昂贵的价格。
（六）有源滤波器和无源滤波器
我国仍然在研究无功补偿技术在有源滤波器以及无源滤波器的应用内容。其内容较为复杂和综合。由于负荷中存在一定方向的谐波电流，则通过有源滤波器产生相反方向的谐波电流，二者进行一定程度的抵消，保证电源实现总谐波电流的相关要求。该应用的主要特点是充分结合无源补偿大容量以及有源补偿的灵活性、可靠性，保证二者特性的综合利用。从我国的发展形势上分析，无功补偿技术已经得到广泛的应用，但是我国电气自动化设备存在更为复杂的单相电力牵引负荷变化情况，并且其中非线性因素得到一定程度的增加。因此无功补偿技术的应用需要朝向更加深入的方向发展。如图1所示为优化后的谐振注入式混合补偿器拓扑结构。C2，L2组成基频率滤波器主要是用于提供基波的电流通路，保证无功功率的补偿，并对于谐波形成高阻，能够对有源滤波器的容量和体积进行一定程度的降低，并在很大程度上减少设备的运行成本。
图1 补偿装置拓扑结构
四、无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题
（一）系统谐波对无功补偿装置造成的影响
一方面，在电气自动化系统整个运行阶段，该系统的谐波会缩短无功补偿装置中的电容寿命，增加维护成本。另一方面，在实际应用中，系统本身结构产生的谐波，也会造成设备损坏。 （二）输电途中无功补偿配置的不合理
在无功电流通过发电厂向高压变电站传输的过程中，由于要经过多个低压变电站，尤其是远距离传输时，更会导致很多无功电流在传输。而且若是变电站采用整组投切的方式补偿电容量，不但无法实现负荷转变的均衡，还会因负荷状态高，功率因素低，而导致补偿产生。此外，在进行倒置传输时，对于电网的损耗及其过程中存在的风险也会明显增大。
（三）我国无功补偿技术发展的局限性
从无功补偿技术的发展情况来看，无功补偿技术在我国的起步较晚，致使该技术在电气自动化的应用当中存在很多不完善的方面，主要包括技术层面上的不完善以及设备本身的缺陷两方面。例如其中的真空断路器设备，由于其技术的不完善，致使该设备在合闸时产生的高电压会给动态补偿效果带来不利影响，一定程度上影响了无功补偿技术在电气自动化中的应用。
五、无功补偿技术在电气自动化应用中的解决措施
（一）加强用户侧的管理力度
通过加强用户侧的节能和管理力度，让用户充分意识到无功补偿技术在电气自动化当中的重要性作用，树立正确对待无功补偿技术与电能损耗关系的意识，可以从很大程度上从内部减少传输线路中电能的损失。
（二）在具体应用中确定变电站无功补偿容量的大小
在220kv变电站中，其具有比较完善的无功调节功能，如果城市处于用电的高峰时段，可能够达到0.97的功率因数，并且针对不同地区，也存在一定的额容量调节差异。在变电站的无功补偿技术开展无功补偿时，可以使用电力行业中最先进的装置、技术和工艺，来合理的配置补偿容量，同时还应该加强对工作人员的技能培训，这样才能有效的避免出现无功回送的情况。
（三）在配电网低压一侧电容器组进行补偿
在电气自动化中使用无功补偿技术时，应该重点注意无功补偿电流在经过变压器和线路时所造成的功率和电能下降的问题，当功率因数处于较低值时，配电网所需要的功率就会较高，这就会增加线路的损失程度。
六、结束语
在我国，许多企业会对高低压的集中补偿较为重视，对企业内部的电网功率有所忽视，加大推广无功功率的就地补偿方式是非常必要的，为进一步推动电气自动化行业的改革和发展，需要相关的技术人员加大研发力度，加强对技术及设备的改进，解决无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题。
参考文献：
[1]孙静，孙红亮.浅谈电气自动化中无功補偿技术的应用[J].现代企业教育，2012（10）.
[2]高卫星.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].中国科技博览，2012（1）.
【关键词】 无功补偿技术;电气自动化;应用
一、无功补偿技术应用在电气自动化中的必要性
社会经济和科学技术的发展促进了电气自动化的应用和发展。现阶段，电气自动化技术在很多领域和产业中都得到了广泛的应用，如电气化铁路高速牵引系统、变电站等。但是在电气自动化技术中还存在一些缺点，特别是在单相电力牵引作用下发生的负荷复杂变化问题，在一些特定情况下，会造成电力系统中的负序与谐波大幅增加，导致大幅提高无功功率，不但对电力系统运行的安全稳定有不利影响，而且还会减少电气自动化系统资源的利用效率，使系统总体的经济效益受到很大影响。就总体而言，在电气自动化应用中，无功、负序和谐波是比较显著的问题，而这些问题的解决都离不开无功补偿技术的应用。
二、无功补偿技术的特点
（一）感性无功技术
在配电网中，有很多由电磁感应进行工作的电力装置。例如：发电机组，其原理就是依据电磁感应来工作的，在电磁场中，电动机也有电流注入，通电线圈因为受到力的影响而没有运动，在强磁场的影响下进行变压器和电动机的磁与电的转换，在此转换中慢慢形成一个变化非常大的磁场地。在一个电磁周期内，电力机械装置有相同的吸入功率与释放功率，就是在此过程中电力没有出现任何的消耗与损失，像此类的功率就是感性无功功率。
（二）运用无功补偿技术有助于电力系统的稳定
实质上无功补偿技术就是无功控制电压服务的一种技术，主要是指发电机组将无功功率输出到配电网内，使电力系统可以正常运行，在连接处电压的波动数值控制在规定的范围内，进而使电力控制系统的服务技术更好。如果电力一个地方出现了故障，则无功支持就能有效地防止整个电力系统处于中断的状态。换而言之，在电网系统中，无功补偿技术在正常规定下进行运行时，部分的无功功率会被吸收掉，当电力系统有故障时，极大程度上可以使电网顺利安全地进行。
（三）无功补偿技术可滤掉一些谐波。
三、无功补偿技术在电气自动化中的应用
目前，在国际上普遍使用的无功补偿技术核心内容都是对功率因数加以提高，使负序降低，保证滤波通路更为有效，进而将谐波过滤甚至抵消。当前在电气自动化中使用最多的无功补偿技术主要包括以下几种：
（一）真空断路器无功补偿技术
真空断路器在运行中需对电容器进行投切，常用技术主要为过零投切技术。在闭合连接点瞬间，电容器产生同流;在涌流形成时，电网及电容器中的电位差相对较高，线路阻抗值提高，当电压过零时，真空断路器对电容器进行投切，从而使电容性电流得到有效避免。这一技术虽然投资相对较小，实施起来较为方便，但在具体使用中，常会出现一些问题，如在电力系统运行中，常会出现由于电容器上电压过高造成的电容器击穿问题，对相关设备造成破坏。另外，使用中还会对开关寿命造成影响，严重时会造成投切难以展开，从而对动态补偿质量造成较大影响。
（二）晶闸管调节电抗器和固定滤波器
反并聯晶闸管与电抗器串联，令其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流相抵消，最后实现平衡，以满足其对功率因数的要求。晶闸管调节电抗器和固定滤波器的优点是固定滤波器可以长期的使用，而且所需的晶闸管数量少，响应速度也比较快，但这两种的缺点是补偿都会产生谐波。
（四）固定滤波器、电容器和电抗器的调压
在对固定滤波器、电容器以及电抗器进行调压时，需要调节降压变压器的低压侧母线，并将低压母线上的滤波器或电抗器电压连接起来，最终实现无功出力的改变。在调节的过程中，主要是对品闸管的通断以及分接开关进行一定程度的调节。为了达到滤波的目的，可以采取加装的方式来提供稳定的无功功率。
（五）有源滤波器
为了能够在最大程度上实现电源对总谐波以及无功电流的相关要求，需要保证额外电流的相互抵消。为了达到这个目的，主要是安装电力电子装置，由其产生的电流相位与负序电流相位相反，二者可以互相抵消。该方案的特点主要有以下几点：存在较为灵活的补偿特性，具有较快的调节速度，并且在运作过程中，不会有谐振现象出现。但是其中仍然要注意的是电力电子设备具有较为昂贵的价格。
（六）有源滤波器和无源滤波器
我国仍然在研究无功补偿技术在有源滤波器以及无源滤波器的应用内容。其内容较为复杂和综合。由于负荷中存在一定方向的谐波电流，则通过有源滤波器产生相反方向的谐波电流，二者进行一定程度的抵消，保证电源实现总谐波电流的相关要求。该应用的主要特点是充分结合无源补偿大容量以及有源补偿的灵活性、可靠性，保证二者特性的综合利用。从我国的发展形势上分析，无功补偿技术已经得到广泛的应用，但是我国电气自动化设备存在更为复杂的单相电力牵引负荷变化情况，并且其中非线性因素得到一定程度的增加。因此无功补偿技术的应用需要朝向更加深入的方向发展。如图1所示为优化后的谐振注入式混合补偿器拓扑结构。C2，L2组成基频率滤波器主要是用于提供基波的电流通路，保证无功功率的补偿，并对于谐波形成高阻，能够对有源滤波器的容量和体积进行一定程度的降低，并在很大程度上减少设备的运行成本。
图1 补偿装置拓扑结构
四、无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题
（一）系统谐波对无功补偿装置造成的影响
一方面，在电气自动化系统整个运行阶段，该系统的谐波会缩短无功补偿装置中的电容寿命，增加维护成本。另一方面，在实际应用中，系统本身结构产生的谐波，也会造成设备损坏。 （二）输电途中无功补偿配置的不合理
在无功电流通过发电厂向高压变电站传输的过程中，由于要经过多个低压变电站，尤其是远距离传输时，更会导致很多无功电流在传输。而且若是变电站采用整组投切的方式补偿电容量，不但无法实现负荷转变的均衡，还会因负荷状态高，功率因素低，而导致补偿产生。此外，在进行倒置传输时，对于电网的损耗及其过程中存在的风险也会明显增大。
（三）我国无功补偿技术发展的局限性
从无功补偿技术的发展情况来看，无功补偿技术在我国的起步较晚，致使该技术在电气自动化的应用当中存在很多不完善的方面，主要包括技术层面上的不完善以及设备本身的缺陷两方面。例如其中的真空断路器设备，由于其技术的不完善，致使该设备在合闸时产生的高电压会给动态补偿效果带来不利影响，一定程度上影响了无功补偿技术在电气自动化中的应用。
五、无功补偿技术在电气自动化应用中的解决措施
（一）加强用户侧的管理力度
通过加强用户侧的节能和管理力度，让用户充分意识到无功补偿技术在电气自动化当中的重要性作用，树立正确对待无功补偿技术与电能损耗关系的意识，可以从很大程度上从内部减少传输线路中电能的损失。
（二）在具体应用中确定变电站无功补偿容量的大小
在220kv变电站中，其具有比较完善的无功调节功能，如果城市处于用电的高峰时段，可能够达到0.97的功率因数，并且针对不同地区，也存在一定的额容量调节差异。在变电站的无功补偿技术开展无功补偿时，可以使用电力行业中最先进的装置、技术和工艺，来合理的配置补偿容量，同时还应该加强对工作人员的技能培训，这样才能有效的避免出现无功回送的情况。
（三）在配电网低压一侧电容器组进行补偿
在电气自动化中使用无功补偿技术时，应该重点注意无功补偿电流在经过变压器和线路时所造成的功率和电能下降的问题，当功率因数处于较低值时，配电网所需要的功率就会较高，这就会增加线路的损失程度。
六、结束语
在我国，许多企业会对高低压的集中补偿较为重视，对企业内部的电网功率有所忽视，加大推广无功功率的就地补偿方式是非常必要的，为进一步推动电气自动化行业的改革和发展，需要相关的技术人员加大研发力度，加强对技术及设备的改进，解决无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题。
参考文献：
[1]孙静，孙红亮.浅谈电气自动化中无功補偿技术的应用[J].现代企业教育，2012（10）.
[2]高卫星.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].中国科技博览，2012（1）.